Ausgewählte Projekte im RoboticLab

Ob als Helfer im Garten oder im Haushalt, als Schreib- oder Transporthilfe oder zur Unterstützung im therapeutischen Bereich - die Anwendungsbereiche für die Arbeit mit NAO-Robotern sind vielfältig.

Projektarbeit im RoboticLab findet sowohl im Rahmen des Telematik-Studiums als auch im Rahmen der Schülerlabore NaWiTex statt. Wir stellen beispielhafte Projekte aus Bachelor- und Masterarbeiten sowie aus Schülerpraktika vor.

 

Semesterbegleitendes Projekt

NAO-Voiceassistent

"Brauche ich morgen einen Regenschirm?" "Wie lang ist der Nil?"
"Erzähl mir einen Witz!"

Der NAO wird in diesem Projekt als Alltags-Sprachassistent eingesetzt und ist an die Idee von Amazon Echo angelehnt. Er ist dazu in der Lage verschiedene Sprachbefehle zu erkennen und die entsprechende Aktion anzustoßen. 

Hierfür verfügt der NAO über die drei Module Wetter, Lotto und Bibio mit denen es ihm mögich ist, Wetterdienstabfragen aus dem Internet zu starten und die Informationen bereitzustellen, Witze zu erzählen oder seinem Benutzer Fragen zu beantworten. 

Robin Hahn & Michael Pekar, SoSe 2017

 

Semesterbegleitendes Projekt

NAO spielt Topfschlagen

Die Idee zu diesem Projekt basiert auf dem Spiel Topfschlagen, welches den meisten aus ihrer Kindheit als Klassiker auf jedem Kindergeburtstag bekannt sein dürfte. Der NAO übernimmt dabei die suchende Rolle und befindet sich in einem abgegrenzten Spielfeld, in dem sich ebenfalls der Topf bzw. der gesuchte Schatz befindet.

Mit verbundenen Augen und einem Kochlöffel in der Hand hat der NAO die Aufgabe den Schatz zu suchen. Seine Mitspieler ermöglichen dem NAO durch Zurufe wie "frostig", "kalt", "warm" und "Mauer" den richtigen Weg zu finden. Der Schatz gilt als gefunden, sobald der NAO mit einem seiner Füße etwas ertastet und dazu das Wort "Schatz" zugerufen bekommt.

Maria Hinsche, Johannes Pein & Jan Selchow, SoSe 2017

 
 

Semesterbegleitendes Projekt

AsaNao - Dein persönlicher Yoga-Lehrer

Bei der Anwendung AsaNao übernimmt der NAO-Roboter die Funktion eines Yoga-Lehrers. Hierfür führt er seinem menschlichen Yoga-Partner verschiedene Yoga-Figuren, sogenannte Asanas, vor und erklärt diese.

Der NAO ist in der Lage einen kompletten Yoga-Kurs zu leiten, in dem er eine bestimmte Auswahl an Yoga-Figuren anleitet und ausführt. Insgesamt verfügt der NAO über die vier Yoga-Übungen Hund, Krieger, Baum und Totenstellung. Zusätzlich kann er den Sonnengruß durchführen, der sich aus mehreren Posen zusammensetzt. Über eine zusätzliche Spracherkennung und -ausgabe kann der NAO mit seinen Yoga-Partnern kommunizieren.

Mario Falk, Benita Ludwig & Maranatha Nwanoroh, SoSe 2017

 

Semesterbegleitendes Projekt

NicNacNoe - Der NAO spielt Tic Tac Toe

Bei dem Projekt NicNacNoe handelt es sich um die Umsetzung des allseits beliebten Strategiespiels Tic Tac Toe. Dabei lädt der NAO auf einem 3x3 großen Spielfeld zu einem Duell auf Augenhöhe ein. Hierfür wurde dem NAO ein Algorithmus einprogrammiert, der dafür sorgt, dass der NAO sein Kreuzchen nicht zufällig, sondern in Abhängigkeit der bereits erfolgten Spielzüge setzt. Dabei versucht er einerseits das Spiel vorzeitig durch einen Sieg zu entscheiden und andererseits den Sieg seines menschlichen Kontrahenten zu verhindern.

Mit Hilfe von Bildverarbeitung erkennt der NAO die Spielzüge seines Gegners und mit einem extra für ihn präparierten Stift ist er in der Lage, sein Kreuz
sicher und an der richtigen Stelle auf dem Spielfeld unterzubringen.

Tobias Kannenberg & David Leubeling, SoSe 2017

 
 

Bachelorarbeit

Einsatz von humanoiden Robotern in einer Smart Home Umgebung

Das Projekt untersucht, wie für ältere Menschen die Verweildauer in der eigenen Wohnung durch den Einsatz von humanoiden Robotern in einer Smart Home Umgebung verlängert und die Abhängigkeit von menschlichen Helfern verringert werden kann. Dabei sollen die Stärken beider Welten vereinigt werden. Das geschaffene System ist erweiterbar und soll so als Schnittstelle zu schon existierenden Systemen dienen. Das erstellte Konzept wird praktisch umgesetzt und evaluiert.

"Die Umsetzung der Ideen rang mir viel Zeit und Kraft ab, da es telweise zu technischen Problemen kam, die ich aber alle mit Kreativiät und Durchhaltevermögen lösen konnte. Diese intensive Arbeit über einen längeren Zeitraum hat mir viel Spaß gemacht und mir für die Zukunft neue Denk- und Lösungsansätze gegeben."

Tilmann Bock, SoSe 2015

 

Bachelorarbeit

Einsatz von telematischen Systemen zur Förderung von heranwachsenden Kindern

Unter Verwendung eines telematischen Roboters wird die sprachliche Förderung von Kindern mit Down-Syndrom unterstützt. Dafür werden verschiedene Sensoren und Systeme des Roboters NAO verwendet und programmiert, um diesen innerhalb von Therapiesitzungen mit Kindern zu integrieren. Konkret sind dafür Elemente einer vereinfachten Version der Gebärdensprache für Kinder verwendet worden.

Die Bewegungen wurden programmatisch auf den Roboter übertragen, sodass dieser durch Kommandos aus der Spracherkennung und der Bildverarbeitung die Gesten entsprechend ausführt. So wird das Wort 'Ball' per Sprache mitgeteilt oder durch eine Bildkarte vom Roboter erkannt, woraufhin dieser dann eine formende Geste mit den Händen darstellt.

"Die Arbeit mit dem Roboter hat im Verlauf der Bachelorarbeit sehr viel Vergüngen bereitet. Eine besondere Freude war es zu sehen, wie der Roboter von den Kindern angenommen wurde und somit einen wertvollen Beitrag für die Hospitanten leisten konnte."

Enrico Scholz, SoSe 2015

 
 

Bachelorarbeit

Einsatz humanoider Roboter für das betreute Wohnen im Alter

In der Arbeit wurden Einsatzszenarien von Servicerobotern für ältere Menschen entwickelt. Hierfür wurden neben der Zielgruppe, der Generation 65+, verschiedene Teilgebiete der Robotik untersucht wie beispielsweise die Mensch-Roboter-Interaktion, die Sicherheitsbestimmungen für persönliche Pflegeroboter, Akzeptanzkriterien hinsichtlich älterer Menschen gegenüber Servicerobotern und bereits vorhandenen Robotik-Techniken.

Darauf aufbauend konnten Szenarien wie gesundheitliches Monitoring und kognitive und körperliche Anregungen entwickelt werden. Zusätzlich konnten Erkenntnisse wie die Definition von grundlegenden Anforderungen für einen Serviceroboter gewonnen werden. Hierzu gehören z.B. Anforderungen zur Fähigkeit, mit Hilfe von künstlicher Intelligenz zu lernen. Weiter wurden wünschenswerte Fähigkeiten wie die Vernetzung der Bereiche Servicerobotik und Smart Home definiert.

"Vor allem die Aktualität und das Potential in diesem Bereich waren während der Ausarbeitung ein großer Ansporn für mich."

Janine Breßler, SoSe 2014

 

Bachelorarbeit

Anwendung für den NAO-Roboter zur Förderung autistischer Kinder

Das Projekt umfasst die Konzeption und Umsetzung von drei in C++ programmierten Modulen für den NAO Roboter. Die einzelnen Module können therapeutisch unterstützend bei der Behandlung von autistischen Beeinträchtigungen bei Kindern zwischen 6 und 10 Jahren eingesetzt werden.

In einer praktischen Studie mit einem autistischen Kind wurde das Modul "Berühre Mich" sukzessive auf das Verhalten angepasst. Hierbei ging es darum, dass der NAO durch Aufforderungen zur Berührung einzelner Körperstellen die Berührungsängste und die nonverbale Kommunikation des autistischen Kindes fördern sollte.

"Mir hat die Arbeit mit dem autistischen Kind viel Spaß gemacht. Die Erfolge am Ende der praktischen Studie bleiben in freudiger Erinnerung."

Benjamin Körner, SoSe 2014

 
 

Schülerpraktikum

Bewässerungssystem mit dem Garduino-Kit

"Wir haben in dieser Zeit eine Menge gelernt. In unserem Fall haben wir das Programmieren eines Mikrocontrollers erlernt, aber auch unser Wissen über elektrische Schaltkreise verbessert. Wir haben gelernt, wie man Werte aus einem Sensor auslesen kann und wie man den Mikrocontroller darauf reagieren lässt. Es war ein sehr interessantes Projekt, das auch Spaß gemacht hat. Wir haben das selbstständige Arbeiten gelernt und haben uns auch mehr Ehrgeiz angeeignet, da wir das Projekt nie aufgegeben haben, da es auch einige Hindernisse und Probleme gab, die wir aber überwinden konnten."

Marcel Beyer und Niklas Richter
Leistungskurschüler Informatik der Steuben-Gesamtschule Potsdam

 

Semesterbegleitendes Projekt

Stein, Schere, Papier

Die Idee für dieses Projekt besteht darin, den NAO als Spielkameraden einzusetzen.

Dabei soll das berühmte Spiel "Stein, Schere, Papier" mit Hilfe der Programmiersprache C++ programmiert werden. Hierfür soll der NAO für seinen Spielzug per Zufall zwischen Stein, Schere oder Papier auswählen und anzeigen und via Bildverarbeitung das Symbol seines Gegenspielers erkennen. Anschließend soll er in der Lage sein zu entscheiden, wer den aktuellen Spielzug gewonnen hat.

 

Rave NAO

Das Projekt Rave NAO macht den NAO Roboter zum Musikstar.

Mithilfe eines Maschine Midi-Controllers der Firma Native Instruments kann der Roboter selbstständig Noten, Samples bis hin zu ganzen Tracks spielen und macht dazu passende Armbewegungen, wie ein richtiger DJ. Über ein interaktives Menü, das mittels Spracherkennung gesteuert wird, lässt sich zudem ein Lieder-Quiz spielen in welchem er gespielte Songs erraten muss.

Benjamin Stahl, Martin Wernitz und Martin Mosebach, SoSe 2016

 

Semesterbegleitendes Projekt

Rave NAO

Das Projekt Rave NAO macht den NAO Roboter zum Musikstar.

Mithilfe eines Maschine Midi-Controllers der Firma Native Instruments kann der Roboter selbstständig Noten, Samples bis hin zu ganzen Tracks spielen und macht dazu passende Armbewegungen, wie ein richtiger DJ. Über ein interaktives Menü, das mittels Spracherkennung gesteuert wird, lässt sich zudem ein Lieder-Quiz spielen in welchem er gespielte Songs erraten muss.

Benjamin Stahl, Martin Wernitz und Martin Mosebach, SoSe 2016

 

Schülerpraktikum

Stein, Schere, Papier

"Am Ende der Woche haben wir nicht nur ein Spiel programmiert, sondern unser Roboter hat auch menschliche Züge gezeigt, wenn er zum Beispiel gewonnen oder verloren hat.
Wir hatten viel Spaß während der Woche und uns fiel der Abschied von NAO und dem Team sehr schwer. :( "

Victoria Bathe und Julia Reinke
Leistungskurschülerinnen Informatik der Steuben-Gesamtschule Potsdam

 

Useless Box: Auf den Spuren von Claude Elwood Shannon

Die Idee für dieses Projekt besteht darin, eine Useless Box von Grund auf selbst nachzubauen. Dazu gehören die Konzeption und Erstellung des Gehäuses, das Anschließen der elektronischen Bauteile an den Arduino sowie die eigentliche Programmierung, um der Useless Box Leben einzuhauchen.

Die Useless Box ist eine Anlehnung an die ursprünglich von Claude Elwood Shannon (US-amerikanischer Mathematiker und Elektrotechniker) entwickelte Ultimate Machine.

Diese Maschine besteht aus einer Kiste, an der außen ein Kippschalter angebracht ist. Sobald der Schalter betätigt wird, klappt die Box oben auf, ein Arm schnellt heraus und drückt den Schalter zurück auf die Ausgangsposition. Danach verschwindet der Arm wieder in der Box und der Deckel schließt sich.

 

Schülerpraktikum

Useless Box: Auf den Spuren von Claude Elwood Shannon

Die Idee für dieses Projekt besteht darin, eine Useless Box von Grund auf selbst nachzubauen. Dazu gehören die Konzeption und Erstellung des Gehäuses, das Anschließen der elektronischen Bauteile an den Arduino sowie die eigentliche Programmierung, um der Useless Box Leben einzuhauchen.

Die Useless Box ist eine Anlehnung an die ursprünglich von Claude Elwood Shannon (US-amerikanischer Mathematiker und Elektrotechniker) entwickelte Ultimate Machine.

Diese Maschine besteht aus einer Kiste, an der außen ein Kippschalter angebracht ist. Sobald der Schalter betätigt wird, klappt die Box oben auf, ein Arm schnellt heraus und drückt den Schalter zurück auf die Ausgangsposition. Danach verschwindet der Arm wieder in der Box und der Deckel schließt sich.